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機(jī)械加工精度的誤差控制措施
易偉 王自忠 劍超
摘 要：在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中制造業(yè)占有舉足輕重的地位，在制造業(yè)中機(jī)械加工又是極為重要的環(huán)節(jié)，當(dāng)前科技的不斷進(jìn)步，給機(jī)械加工的精度提出了更高的要求。不過(guò)，機(jī)械加工的精度一般又會(huì)受到諸多因素的影響，諸如幾何誤差、定位誤差物理變形誤差等。為了控制誤差，盡可能使得精度達(dá)到理想值，就必須要采取針對(duì)性的措施，加強(qiáng)機(jī)械作業(yè)的性能、進(jìn)行科學(xué)的誤差補(bǔ)償、使用分化或均化技術(shù)、轉(zhuǎn)嫁原理等調(diào)控誤差。
關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；精度；誤差；控制策略
機(jī)械工業(yè)為代表的制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基石，在人類社會(huì)進(jìn)步的歷史中扮演著重要的角色。在當(dāng)前工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)中不可避免地會(huì)經(jīng)過(guò)機(jī)械加工流程，機(jī)械加工就是借助機(jī)械手段對(duì)工件進(jìn)行處理的過(guò)程。由于加工精度要求的提升，使得探究影響機(jī)加工精度的原因、提出針對(duì)性誤差控制策略等工作變得迫在眉睫。
一、機(jī)械加工精度的概念與要求
所謂的機(jī)械加工精度，實(shí)際上就是成品工件所達(dá)到的各項(xiàng)參數(shù)值，有幾個(gè)核心指標(biāo)就是尺寸大小、幾何形狀、各表面的相互位置等，相較于既定目標(biāo)的差值。在機(jī)加工過(guò)程中，使用的加工方式和技術(shù)是有差異的，加工使用的原材料也是不同的，構(gòu)件的制造條件也是不同的，因此，這樣生產(chǎn)出來(lái)的工件必然與設(shè)計(jì)值存在一定的差異。為了對(duì)加工精度有一定的認(rèn)識(shí)，通常使用誤差來(lái)進(jìn)行衡量。如果顯示的誤差值越大，那么就說(shuō)明這個(gè)精度等級(jí)越低，反之，誤差越小說(shuō)明加工的越好，也就是精度越高。
二、影響機(jī)械加工精度的原因
對(duì)于機(jī)械加工而言，誤差基本都會(huì)左右機(jī)械加工的精度，經(jīng)過(guò)筆者的總結(jié)，基本含有以下幾點(diǎn)。
1.幾何誤差
幾何誤差的來(lái)源基本都是設(shè)備，常見(jiàn)于機(jī)床和刀具，我們都知道，機(jī)床是用于機(jī)械加工的關(guān)鍵設(shè)備，它和其內(nèi)部的道具質(zhì)量將會(huì)直接決定加工精度，特別是機(jī)床主軸、導(dǎo)軌、傳動(dòng)鏈的性能，這對(duì)于機(jī)加工的精度而言都是極為重要的。假設(shè)主軸在回轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)誤差，那么毫無(wú)疑問(wèn)，工件的精度必然會(huì)受到影響。導(dǎo)軌的磨損會(huì)引發(fā)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的出現(xiàn)，在這個(gè)時(shí)候就必然會(huì)出現(xiàn)誤差，這時(shí)候機(jī)床的精度是無(wú)法進(jìn)行保證了，加工的精度也就沒(méi)了保證。除此之外，如果更換了刀具，加工工件的誤差也會(huì)變得不同。
2.定位誤差
在進(jìn)行機(jī)械加工的過(guò)程中，首先要做的就是對(duì)元件進(jìn)行定位，在這項(xiàng)工作落實(shí)之后才能進(jìn)行加工作業(yè)。在定位的環(huán)節(jié)，要考慮到工件上的諸多要素，在此基礎(chǔ)上來(lái)定位。我們普遍將定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，兩者一旦不重合，那么誤差也就出現(xiàn)了。實(shí)際上，在夾具對(duì)工件進(jìn)行定位時(shí)，是不可能沒(méi)有誤差的，但是這個(gè)誤差值如果在允許范圍內(nèi)，那就是合格的。在工件的加工環(huán)節(jié)，夾具和工件都需要進(jìn)行固定，但是這個(gè)固定的過(guò)程中，又會(huì)出現(xiàn)一定的位置變動(dòng)，這就會(huì)引發(fā)定位副制造不準(zhǔn)確誤差。
3.測(cè)量或調(diào)整誤差
在整個(gè)工藝流程中，機(jī)床上的工件和刀具需要一定的相互位置精度，這就需要對(duì)刀具、夾具、工件等進(jìn)行相關(guān)調(diào)整，借助這些變動(dòng)來(lái)控制精度。在進(jìn)行加工時(shí)，那些被加工部件需要一些參數(shù)來(lái)衡量，在加工時(shí)用到的工藝也要進(jìn)行調(diào)整。首先，用于測(cè)量的工具是必然不會(huì)非常精準(zhǔn)的，測(cè)量的措施也不見(jiàn)得是最好的，工具本身就帶有一定的問(wèn)題，這都是測(cè)量誤差的來(lái)源。除此之外，如果調(diào)整方式不對(duì)，使用的手法不對(duì)，那也會(huì)出現(xiàn)不必要的誤差。
4.物理變形誤差
不管是何種材料構(gòu)成的加工構(gòu)件，其在受到外力作用，或者是溫度急劇變化之后，都會(huì)出現(xiàn)不可避免的變形，這對(duì)于工件的加工精度是有一定影響的。在整個(gè)加工的流程中，考慮到機(jī)床、刀具、工件等在工作時(shí)，都處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，這時(shí)的溫度是非常之高的，這時(shí)的工件受熱就會(huì)出現(xiàn)變形。特別是那些精度等級(jí)極高的精密工件，在熱變形之后出現(xiàn)的誤差是非常大的。除此之外，加工過(guò)程中，機(jī)床、刀具、工件也會(huì)受到力的作用，這也會(huì)出現(xiàn)一定程度的變形，這都會(huì)引起加工的誤差。
三、提高機(jī)械加工精度誤差控制的策略
實(shí)際上，很多因素都會(huì)對(duì)機(jī)加工產(chǎn)生影響，在作業(yè)的過(guò)程中，精度上的誤差是不可避免的。盡管如此，我們還是需要借助一些措施進(jìn)行控制，旨在將其控制在合理范圍之內(nèi)，這也是對(duì)精度的一種保證。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，經(jīng)過(guò)查閱相關(guān)資料，我們發(fā)現(xiàn)對(duì)機(jī)械構(gòu)件精度的誤差進(jìn)行控制基本上有幾下幾種模式。
1.優(yōu)化加工機(jī)械工作性能
加工機(jī)械的工作性能是一個(gè)極為重要的指標(biāo)，它會(huì)對(duì)原始誤差進(jìn)行最大限度的削減。要想提升機(jī)械加工的精度，就必須要對(duì)原始誤差有一個(gè)深入的了解，以減少原始誤差來(lái)提升加工精度。具體來(lái)看，有以下幾點(diǎn)：優(yōu)化機(jī)床、刀具、夾具、量具等部件的質(zhì)量，提升其設(shè)計(jì)上的精度。由于工藝設(shè)備在受到外力壓縮和溫度極度變化時(shí)，會(huì)出現(xiàn)很大的變形，這兩點(diǎn)需要進(jìn)行科學(xué)的調(diào)控，機(jī)床、刀具、軸承等設(shè)備的質(zhì)量也要盡可能的提升，最好不要在加工時(shí)出現(xiàn)過(guò)度磨損。以上種種都是借助優(yōu)化機(jī)械加工的性能，來(lái)盡可能防止誤差的出現(xiàn)。
2.合理利用誤差補(bǔ)償措施
誤差補(bǔ)償技術(shù)的研發(fā)，對(duì)于原始誤差的控制而言是極為重要的。該技術(shù)描述的是，在進(jìn)行機(jī)械加工的過(guò)程中，根據(jù)機(jī)械加工的精度要求，特意的對(duì)設(shè)置相關(guān)數(shù)值的誤差，以此來(lái)消除系統(tǒng)中原有的不可避免的原始誤差，還有一種更好情況就是，借助一種原始誤差去消除另一種原始誤差。這是一種十分實(shí)用的誤差補(bǔ)償方式，實(shí)踐證明其在機(jī)械加工的環(huán)節(jié)中發(fā)揮著重要的作用，這對(duì)于原始誤差的消除意義非凡，對(duì)于加工精度的提升也起到了巨大的作用。
3.采用分化或均化技術(shù)措施
在消除原始誤差的眾多方法中，分化和均化技術(shù)也是十分實(shí)用的，我們也借此取得了極佳的效果。要知道分化和均化技術(shù)是不同的處理模式。對(duì)于分化技術(shù)而言，它針對(duì)的是發(fā)育中的個(gè)體形態(tài)，使用相關(guān)方法讓他出現(xiàn)變異；反觀均化就不一樣，其是采取措施將兩種或者兩種以上的物質(zhì)形態(tài)進(jìn)行均和。在進(jìn)行構(gòu)件的加工時(shí)，我們會(huì)對(duì)誤差的規(guī)律進(jìn)行相應(yīng)的記錄，然后根據(jù)這種規(guī)律，將測(cè)量的工件根據(jù)尺寸的差異進(jìn)行分組，進(jìn)而對(duì)誤差的范圍來(lái)劃定，之后經(jīng)過(guò)相應(yīng)的位置調(diào)整，再對(duì)誤差來(lái)分化，盡可能的縮減范圍。對(duì)于那些表面精度很高的工件一般采取比較檢測(cè)法，首先找到工件表面顯著的不同點(diǎn)，之后再修正乃至于加工，以此來(lái)將原始誤差縮減在最小的范圍，或者也可以平均原始誤差。
4.利用轉(zhuǎn)嫁原理采用相關(guān)措施
在機(jī)械加工過(guò)程中，必須要認(rèn)識(shí)到一點(diǎn)，那就是原始誤差在加工誤差上的體現(xiàn)，和其是否在誤差敏感方向上有關(guān)。誤差轉(zhuǎn)移就是轉(zhuǎn)移受力、受熱變形誤差等，旨在將敏感方向上的誤差轉(zhuǎn)到無(wú)影響處。借助此種方式提升機(jī)械加工的精度。
四、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，在機(jī)械工業(yè)中必然會(huì)涉及到機(jī)械加工，隨著科技的進(jìn)步和相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，對(duì)于機(jī)械加工的精度要求越發(fā)苛刻。在實(shí)際作業(yè)中，必須要重視相關(guān)策略，調(diào)控加工精度上的誤差，進(jìn)而提升機(jī)械加工的精度，優(yōu)化產(chǎn)品的質(zhì)量，達(dá)到社會(huì)對(duì)機(jī)械加工的相關(guān)要求。
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作者簡(jiǎn)介
易偉（1988.11-），性別：男，民族：漢，籍貫：湖南省醴陵市，當(dāng)前職稱：助理工程師，學(xué)歷：本科，研究方向：機(jī)械專業(yè)
（作者單位：河南省新鄉(xiāng)飛機(jī)場(chǎng)）
